Ventilasi Tambang Bawah Tanah Ventilasi tambang merupakan suatu usaha pengendalian terhadap pergerakan udara atau aliran udara tambang termasuk di dalamnya adalah jumlah, mutu dan arah alirannya. Adapun tujuan utama dari ventilasi tambang adalah menyediakan udara segar dengan kuantitas dan kualitas yang cukup baik, kemudian mengalirkan mengalirkan serta membagi membagi udara segar tersebut ke dalam tambang sehingga tercipta kondisi kerja yang aman dan nyaman baik bagi para pekerja tambang maupun maupun proses penambangan. penambangan. Secara rinci tujuan t ujuan ventilasi pada tambang bawah tanah adalah : 1. Menyediakan oksigen bagi pernapasan manusia. 2. Mengencerkan gas – gas berbahaya dan beracun yang ada di dalam tambang, sehingga tidak membahayakan bagi para pekerja tambang. 3. Menurunkan temperatur temperatur udara tambang, sehingga dapat dapat dicapai dicapai lingkungan kerja yang nyaman. 4. Mengurangi konsentrasi debu debu yang timbul timbul akibat kegiatan produksi produksi yang dilakukan dilakukan di dalam dalam tambang. Pada pengaturan aliran udara dalam ventilasi tambang bawah tanah, berlaku prinsip aliran udara tambang yaitu : 1. Aliran udara udara bergerak bergerak dari tekanan yang yang lebih tinggi ke tekanan yang lebih rendah. 2. Udara akan akan mengalir mengalir dari tempat yang bertemperatur bertemperatur lebih rendah ke tempat tempat yang bertemperatur lebih tinggi. 3. Udara akan akan lebih banyak banyak mengalir melalui jalur-jalur jalur-jalur ventilasi yang memberikan tahanan yang yang lebih kecil dibandingkan dengan jalur bertahanan yang lebih besar. 4. Tekanan Ventilasi Ventilasi tetap memperhatikan memperhatikan tekanan atmosfir, bisa positif (Blowing) (Blowing) atau negatif (Exhausting). 5. Aliran udara udara mengikuti mengikuti hukum kuadrat yaitu yaitu hubungan hubungan antara quantity dan dan tekanan, tekanan, bila quantity diperbesar dua kali lipat maka dibutuhkan tekanan empat kali lipat. 6. Hukum-hukum Hukum-hukum mekanika fluida akan selalu diikuti dalam perhitungan perhitungan pada ventilasi tambang. tambang.
3.2.1. Jenis – Jenis Ventilasi Tambang Jenis-jenis ventilasi dapat digolongkan berdasarkan beberapa hal berikut ini antara lain : ·
Penggolongan Penggolongan berdasarkan metode pembangkitan pembangkitan daya ventilasi, terdiri dari dari : Ventilasi Ventilasi alami
dan ventilasi mesin. ·
Penggolongan Penggolongan berdasarkan tekanan ventilasi pada ventilasi mesin, terdiri dari dari : Ventilasi Ventilasi tiup
dan ventilasi sedot.
·
Penggolongan Penggolongan berdasarkan letak intake intake dan dan outake airway, terdiri dari : ventilasi ventilasi terpusat terpusat dan
ventilasi diagonal. 1. Ventilasi Alami (natural ventilation) Jika suatu tambang memiliki dua shaft yang saling berhubungan pada kedalaman tertentu, sejumlah udara akan mengalir masuk ke dalam tambang meskipun tanpa alat mekanis. Ventilasi alam disebabkan udara pada downcast shaft lebih dingin dari udara padaupcast shaft. Dan juga dipengaruhi oleh perbedaan tekanan dan densitas udara antara duashaft yang saling berhubungan tersebut. Ventilasi alami terutama terjadi karena perbedaan temperatur temperatur di dalam dan luar l uar pit. Temperatur di dalam pit akan mempengaruhi terjadinya ventilasi alami, sehingga apabila terdapat perbedaan temperatur intake airway dan return airway yang ketinggian mulut pit intake dan out takenya berbeda, akan timbul perbedaan kerapatan udara di dalam dan di luar pit atau udara di intake airway dan return airway akibat perbedaan temperatur, dan akan membangkitkan daya ventilasi. 2. Ventilasi Mekanis (artificial / mechanical mechanical ventilation) Ventilasi mekanis adalah jenis ventilasi dimana aliran udara masuk ke dalam tambang disebabkan oleh perbedaan tekanan yang ditimbulkan oleh alat mekanis. Berdasarkan cara menimbulkan udaranya serta letak mesinnya, mesinnya, ventilasi mekanis dibedakan menjadi menjadi dua metode yaitu : a. Metode hisap (Exhaust system) Pada metode ini mesin angin utama diletakkan pada jalan keluar. Karena adanya hisapan mesin angin ini tekanan udara di jalur udara keluar akan mengecil, sehingga udara dari luar pada jalur udara masuk yang mempunyai tekanan lebih besar akan mengalir ke dalam tambang. tambang. Setelah melalui tempat –tempat kerja, maka udara akan menjadi kotor dan dihisap oleh kipas angin untuk dialirkan keluar. b. Metode hembus (Forcing sytem) Pada metode ini mesin angin utama diletakan pada jalan udara masuk. Mesin angin ini akan menekan udara ke dalam tambang, sehingga udara mengalir melalui jalan-jalan udara di dalam tambang. Yang dimaksud peralatan ventilasi mekanis adalah semua jenis mesin penggerak yang digunakan untuk memompa dan menekan udara segar agar mengalir ke dalam lubang bawah tanah. Yang paling penting dan umum digunakan adalah fan atau mesin angin. Mesin angin adalah pompa udara, yang menimbulkan adanya perbedaan tekanan antara kedua sisinya, sehingga udara akan bergerak dari tempat yang tekanannya lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah. Pada proses menerus dapat dapat dilihat bahwa mesin angin menerima menerima udara pada tekanan tertentu dan dikeluarkan dengan tekanan yang lebih besar. Jadi mesin angin adalah perubah energi dari mekanis ke fluida, dengan memasok tekanan untuk mengatasi kehilangan tekan (head losses) dalam aliran udara.
Pergerakan udara di tambang bawah tanah dibangkitkan dan diatur oleh pembangkit tekanan yang disebut ventilator atau mesin angin. Mesin angin yang memasok kebutuhan udara untuk seluruh tambang dinamakan mesin angin utama (main fan). Mesin angin yang digunakan untuk mempercepat aliran udara pada percabangan atau suatu lokasi tertentu di dalam tambang, tetapi tidak menambah volume total udara di dalam tambang disebut mesin angin penguat (booster fans), sedangkan mesin angin yang digunakan pada lokasi kemajuan atau saluran udara tertutup (lubang buntu) dinamakan mesin angin bantu (auxiliary fans). 3. Ventilasi Bantu (Auxiliary Ventialtion) Udara ventilasi yang disalurkan ke terowongan utama maupun ventilasi permuka kerja penambangan biasanya dilakukan dengan membawa udara masuk (intake air) secara langsung melalui jalan udara sepanjang penampang terowongan, namun ada juga yang mengirimkan angin/udara yang dibangkitkan oleh kipas angin lokal, air jet dan lain-lain, dengan menggunakan saluran udara (air duct) ke lokasi yang tidak dapat dipenuhi oleh ventilasi utama, seperti pada lokasi terowongan buntu (lokasi pembuatan lubang maju). Dilihat dari segi fasilitas peralatan, ventilasi bantu dapat dibagi menjadi ventilasi saluran udara, brattice, dan static air mover.
3.2.2. Kualitas Udara Tambang Udara tambang meliputi campuran antara udara atmosfir dengan emisi gas-gas dalam tambang serta bahan-bahan pengotornya sehingga perlu dijaga kualitasnya. Standar udara yang bersih adalah udara yang mempunyai komposisi sama atau mendekati dengan komposisi udara atmosfir pada keadaan normal. Udara segar normal yang dialirkan pada ventilasi tambang terdiri dari Nitrogen, Oksigen, Karbondioksida, Argon dan Gas-gas lain. Tabel 3.1 Komposisi Udara Segar Unsur
% Volume (%)
% Berat (%)
Nitrogen (N2)
78,09
75,53
Oksigen (O2)
20,95
23,14
Karbondioksida CO2)
0.03
0,046
Argon (Ar), dll
0,93
1,284
Dalam perhitungan ventilasi tambang selalu dianggap bahwa udara segar normal terdiri dari : Nitrogen = 79%, dan Oksigen = 21%. Disamping itu dianggap bahwa udara segar akan selalu mengandung karbondioksida (CO2) sebesar 0,03%. Demikian pula perlu diingat bahwa udara dalam ventilasi tambang selalu mengandung uap air dan tidak pernah ada udara yang benar-benar kering. Oleh karena itu akan selalu ada istilah kelembaban udara. 3.2.3. Pengendalian Kualitas Udara Tambang
Udara tambang adalah campuran udara bebas (atmosfir) dengan bahan pengotornya termasuk gas dan padatan sehingga perlu dilakukan pengendalian kualitas udara tambang. Pengendalian terhadap kualitas udara tambang meliputi pengendalian kandungan gas dalam udara, debu yang dihasilkan akibat proses penambangan, temperatur dan kelembaban udara di dalam tambang sehingga udara di dalam tambang tetap bersih dan segar. Pengaturan temperatur dan kelembaban udara tambang bertujuan untuk menghasilkan udara segar dan nyaman. Temperatur udara tambang harus dipertahankan pada batas tertentu, sehingga manusia dapat bekerja dengan efisiensi kerja yang tinggi. Temperatur udara sangat mempengaruhi kenyamanan bagi para pekerja yang berada di dalam tambang, karena udara tidak hanya untuk pernapasan tetapi juga untuk pendinginan panas tubuh. Temperatur udara yang baik untuk kenyamanan bekerja adalah tidak kurang dari 18°C dan tidak melebihi 24°C. Kelembaban udara tambang merupakan banyaknya kandungan uap air yang ada di udara tambang yang biasanya dinyatakan dengan ”relatif humidity ( RH)”. Batas kelembaban relatif yang diperkenankan untuk tambang bawah tanah adalah 65% - 95% dan nilai ini dapat ditentukan secara grafis dengan menggunakan grafik psychrometrik. 3.2.4. Gas-Gas Pengotor Pada Udara Tambang Terdapat beberapa macam gas pengotor dalam udara tambang bawah tanah. Gas-gas ini berasal baik dari proses-proses yang terjadi dalam tambang maupun berasal dari batuan ataupun bahan galiannya. Gas-gas pengotor yang terdapat dalam tambang bawah tanah tersebut, ada yang bersifat gas racun, yakni; gas yang bereaksi dengan darah dan dapat menyebabkan kematian. Selain itu juga gas pengotor ini menyebabkan bahaya, baik terhadap kehidupan manusia maupun dapat menyebabkan peledakan. Gas – gas pengotor tersebut adalah : a.
Karbondioksida (CO2)
Gas ini tidak berwarna dan tidak berbau dan tidak mendukung nyala api dan bukan merupakan gas racun. Gas ini lebih berat dari pada udara, karenanya selalu terdapat pada bagian bawah dari suatu jalan udara. Dalam udara normal kandungan CO2 adalah 0,03%. Dalam tambang bawah tanah sering terkumpul pada bagian bekas-bekas penambangan terutama yang tidak terkena aliran ventilasi, juga pada dasar sumur-sumur tua. Sumber dari CO2 berasal dari hasil pembakaran, hasil peledakan atau dari lapisan batuan dan dari hasil pernapasan manusia. Pada kandungan CO2 = 0,5% laju pernapasan manusia mulai meningkat, pada kandungan CO2 = 3% laju pernapasan menjadi dua kali lipat dari keadaan normal, dan pada kandungan CO2 = 5% laju pernapasan meningkat tiga kali lipat dan pada CO2 = 10% manusia hanya dapat bertahan beberapa menit. Kombinasi CO2 dan udara biasa disebut dengan ‘blackdamp’. b.
Metana (CH4)
Gas metana ini merupakan gas yang selalu berada dalam tambang batubara dan sering merupakan sumber dari suatu peledakan tambang. Campuran gas metana dengan udara disebut ‘Firedamp’. Apabila kandungan metana dalam udara tambang bawah tanah mencapai 1% maka seluruh
hubungan mesin listrik harus dimatikan. Gas ini mempunyai berat jenis yang lebih kecil dari pada udara dan karenanya selalu berada pada bagian atas dari jalan udara. Metana merupakan gas yang tidak beracun, tidak berwarna, tidak berbau dan tidak mempunyai rasa. Pada saat proses pembatubaraan terjadi maka gas metana terbentuk bersama-sama dengan gas karbondioksida. Gas metana ini akan tetap berada dalam lapisan batubara selama tidak ada perubahan tekanan padanya. Terbebasnya gas metana dari suatu lapisan batubara dapat dinyatakan dalam suatu volume per satuan luas lapisan batubara, tetapi dapat juga dinyatakan dalam satuan volume per satuan waktu. Terhadap kandungan gas metana yang masih terperangkap dalam suatu lapisan batubara dapat dilakukan penyedotan dari gas metana tersebut dengan pompa untuk dimanfaatkan. Proyek ini dikenal dengan nama ‘seam methane drainage’. c.
Karbon Monoksida (CO)
Gas karbon monoksida merupakan gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak ada rasa, dapat terbakar dan sangat beracun. Gas ini banyak dihasilkan pada saat terjadi kebakaran pada tambang bawah tanah dan menyebabkan tingkat kematian yang tinggi. Gas ini mempunyai afinitas yang tinggi terhadap haemoglobin darah, sehingga sedikit saja kandungan gas CO dalam udara akan segera bersenyawa dengan butir-butir haemoglobin (COHb) yang akan meracuni tubuh lewat darah. Afinitas CO terhadap haemoglobin menurut penelitian (Forbes and Grove, 1954) mempunyai kekuatan 300 kali lebih besar dari pada oksigen dengan haemoglobin. Gas CO dihasilkan dari hasil pembakaran, operasi motor bakar, proses peledakan dan oksidasi lapisan batubara. Karbon monoksida merupakan gas beracun yang sangat mematikan karena sifatnya yang kumulatif. Misalnya gas CO pada kandungan 0,04% dalam udara apabila terhirup selama satu jam baru memberikan sedikit perasaan tidak enak, namun dalam waktu 2 jam dapat menyebabkan rasa pusing dan setelah 3 jam akan menyebabkan pingsan/ tidak sadarkan diri dan pada waktu lewat 5 jam dapat menyebabkan kematian. Kandungan CO sering juga dinyatakan dalam ppm (part per milion). Sumber CO yang sering menyebabkan kematian adalah gas buangan dari mobil dan kadangkadang juga gas pemanas air. Gas CO mempunyai berat jenis 0,9672 sehingga selalu terapung dalam udara. d.
Hidrogen Sulfida (H2S)
Gas ini sering disebut juga ‘stinkdamp’ (gas busuk) karena baunya seperti bau telur busuk. Gas ini tidak berwarna, merupkan gas racun dan dapat meledak, merupakan hasil dekomposisi dari senyawa belerang. Gas ini mempunyai berat jenis yang sedikit lebih berat dari udara. Merupakan gas yang sangat beracun dengan ambang batas (TLV-TWA) sebesar 10 ppm pada waktu selama 8 jam terdedah (exposed) dan untuk waktu singkat (TLV-STEL) adalah 15 ppm. Walaupun gas H2S mempunyai bau yang sangat jelas, namun kepekaan terhadap bau ini akan dapat rusak akibat reaksi gas H2S terhadap saraf penciuman. Pada kandungan H2S = 0,01 % untuk selama waktu 15 menit, maka kepekaan manusia akan bau ini sudah akan hilang. e.
Sulfur Dioksida (SO2)
Sulfur dioksida merupakan gas yang tidak berwarna dan tidak bisa terbakar. Merupakan gas racun yag terjadi apabila ada senyawa belerang yang terbakar. Lebih berat dari pada udara, dan akan
sangat membantu pada mata, hidung dan tenggorokan. Harga ambang batas ditetapkan pada keadaan gas = 2 ppm (TLV-TWA) atau pada waktu terdedah yang singkat (TLV-STEL) = 5 ppm. f.
Nitrogen Oksida (NOX)
Gas nitrogen oksida sebenarnya merupakan gas yang ‘inert’, namun pada keadaan tekanan tertentu dapat teroksidasi dan dapat menghasilkan gas yang sangat beracun.Terbentuknya dalam tambang bawah tanah sebagai hasil peledakan dan gas buang dari motor bakar. NO2 merupakan gas yang lebih sering terdapat dalam tambang dan merupakan gas racun. Harga ambang batas ditetapkan 5 ppm, baik untuk waktu terdedah singkat maupun untuk waktu 8 jam kerja. Oksida nitrogen yang merupakan gas racun ini akan bersenyawa dengan kandungan air dalam udara membentuk asam nitrat, yang dapat merusak paru-paru apabila terhirup oleh manusia. g.
Gas Pengotor Lain
Gas yang dapat dikelompokkan dalam gas pengotor lain adalah gas Hidrogen yang dapat berasal dari proses pengisian aki (battery) dan gas-gas yang biasa terdapat pada tambang bahan galian radioaktif seperti gas radon. Debu merupakan pengotor udara tambang yang juga berbahaya bila konsentrasinya cukup tinggi, karena dapat mengganggu lingkungan kerja dan merusak kesehatan. Secara garis besar, sumber debu pada tambang bawah tanah berasal dari aktivitas penambangan yang meliputi operasi pemboran, peledakan, pemuatan, dan pengangkutan bijih atau batubara. Partikel debu dapat digolongkan berdasarkan kandungan material solid dan ukuran diameter rata-rata partikelnya.
3.3.
Kebakaran dan Ledakan Tambang Bawah Tanah
Batubara terbentuk dari tumbuhan purba yang berubah bentuk akibat proses fisika dan kimia yang berlangsung selama jutaan tahun, dapat berjenis lignit, sub-bituminus, bituminus, atau antrasit, tergantung dari tingkat pembatubaraan yang dialami. Konsentrasi unsur karbon akan semakin banyak seiring dengan tingkat pembatubaraan yang semakin berlanjut. Adapun gas –gas yang terbentuk yaitu metana, karbon dioksida serta karbon monoksida, dan
gas-gas lain yang
menyertainya akan masuk dan terperangkap di celah-celah batuan yang ada di sekitar lapisan batubara. Secara teori, jumlah gas metana yang terkumpul pada proses terbentuknya batubara bervolume 1 ton adalah 300m3. Kondisi terperangkapnya gas ini akan terus berlangsung sampai ketika lapisan batubara atau batuan di sekitarnya tersebut terbuka akibat pengaruh alam seperti longsoran, atau karena penggalian (penambangan).Gas-gas yang muncul di tambang dalam (underground) terbagi menjadi gas berbahaya (hazardous gas) dan gas mudah nyala (combustible gas). Gas berbahaya adalah gas yang dapat mempengaruhi kesehatan bahkan sampai menyebabkan kondisi yang fatal pada seseorang, sedangkan gas mudah nyala adalah gas yang berpotensi menyebabkan kebakaran dan ledakan di dalam tambang. Pada tambang dalam, gas berbahaya yang sering dijumpai adalah karbon monoksida (CO), sedangkan yang dapat muncul tapi jarang ditemui adalah hidrogen sulfida (H2S), sulfur dioksida
(SO2), dan nitrogen dioksida (NO2). CO adalah gas tak berwarna, tak berasa, tak berbau, dan memiliki berat jenis sebesar 0.967. Pada udara biasa, konsentrasinya adalah 0 sampai dengan beberapa ppm, dan menyebar secara merata di udara. CO timbul akibat pembakaran tak sempurna, ledakan gas dan debu, swabakar (spontaneous combustion), kebakaran dalam tambang, peledakan (blasting), pembakaran internal pada mesin, dan lain-lain. Gas ini sangat beracun karena kekuatan ikatan CO terhadap hemoglobin adalah 240 – 300 kali dibandingkan ikatan oksigen dengan hemoglobin. Selain beracun, gas ini sebenarnya juga memiliki sifat meledak, dengan kadar ambang ledakan adalah 13-72%. Untuk gas mudah nyala pada tambang batubara, sebagian besar adalah gas metana (CH4).
3.3.1. Gas Metana (CH4) Metana adalah gas ringan dengan berat jenis 0.558, tidak berwarna, dan tidak berbau. Gas ini muncul secara alami di tambang batubara bawah tanah sebagai akibat terbukanya lapisan batubara dan batuan di sekitarnya oleh kegiatan penambangan. Dari segi keselamatan tambang, keberadaan metana harus selalu dikontrol terkait dengan sifatnya yang dapat meledak. Gas metana dapat terbakar dan meledak ketika kadarnya di udara sekitar 5 – 15%, dengan ledakan paling hebat pada saat konsentrasinya 9.5% dan ketika terdapat sumber api yang memicunya. Ketika meledak di udara, gas metana akan mengalami pembakaran sempurna pada saat konsentrasinya antara 5% sampai dengan 9.5%, menghasilkan gas karbon dioksida dan uap air. Jika volume udara pada saat itu konstan, maka suhu udara akan mencapai 2200:C dengan tekanan 9 atm. Sebaliknya, bila tekanannya konstan maka suhunya hanya akan mencapai 1800:C saja. Sedangkan angin ledakan yang timbul, biasanya berkecepatan sekitar 300m/detik. Dari keadaan ini dapatlah dipahami bila para korban ledakan gas metana biasanya tubuhnya akan hangus terbakar. Jika ledakan terjadi ketika kadar gas metana lebih dari 9.5%, akan berlangsung pula pembakaran tidak sempurna yang menghasilkan karbon monoksida (CO), yang akan menyebar ke seluruh lorong penambangan mengikuti arah angin ventilasi. Bencana seperti ini akan berdampak lebih buruk bila dibandingkan dengan sekedar ledakan gas saja, karena munculnya bencana susulan berupa keracunan gas CO. Peristiwa ini pernah terjadi di tambang batubara Mitsui Miike di Jepang pada awal November 1963, dengan korban mencapai 458 orang. Dari jumlah itu, korban langsung akibat ledakan itu hanya beberapa puluh saja, sedangkan sisanya adalah akibat keracunan gas CO. Selain itu, tidak sedikit pula pekerja yang mengalami kerusakan jaringan otak sehingga mengalami gangguan fungsi saraf seumur hidupnya. 3.3.2. Debu Batubara Debu batubara adalah material batubara yang terbentuk bubuk (powder),yang berasal dari hancuran batubara ketika terjadi pemrosesannya (breaking, blending, transporting, and weathering). Debu batubara yang dapat meledak adalah apabila debu itu terambangkan di udara sekitarnya. Debu batubara dihasilkan dari kegiatan penambangan itu sendiri. Pemisahan (breaking) secara kering dengan cara peledakan penggaruan dapat menimbulkan debu yang banyak. Debu batubara juga dapat terbentuk pada proses penggilingan dan ketika pencampurannya serta pengangkutan.
Disamping itu proses pelapukan alami batubara juga dapat menjadi sumber terbentuknya debu batubara tersebut. Seperti telah dijelaskan di atas, bahwa debu batubara akan terbentuk dalam jumlah yang cukup banyak kalau operasi penambangan dilakukan dalam proses yang kering. Sebaliknya jika dilakukan penambangan dengan sistem penyiraman air yang cukup, debu yang terbentuk akan terendapkan pada lantai kerja. Peristiwa ledakan debu batubara pada tambang batubara bawah tanah dapat terjadi jika ada tiga syarat berikut terpenuhi, yakni: 1. Ada debu batubara yang beterbangan (awan debu batubara). 2. Ada sambaran bunga api. 3. Ada oksigen. Konsentrasi debu batubara yang dapat meledak tergantung: 1. Kandungan zat terbang (volatile matter). 2. Ukuran partikel (particle size). 3. Kandungan air (water content). Debu batubara ukuran partikelnya antara 20 – 40 mesh, tidak dapat meledak dengan sendirinya, debu batubara dengan partikel sampai 200 mesh akan sangat mudah meledak. Bahaya ledakan debu batubara akan semakin kecil jika padanya terdapat kandungan abu yang cukup banyak, (abu melekat ditambah dengan abu dari debu batu) dalam jumlah lebih kurang 50% pencegah kebakaran/ledakan. Biasanya untuk mencegah terjadinya ledakan debu batubara dapat ditambahkan debu batuan sampai mencapai kadar abunya lebih dari 75%. Debu batubara yang mengandung air yang banyak tidak akan dapat meledak atau terbakar. Air, disamping penyerap sulutan api (ignition), juga berfungsi sebagai penyerap panas. Kadar air sampai 30% dapat mencegah terjadinya ledakan debu batubara itu. Debu batubara segar lebih berbahaya dibandingkan dengan debu batubara yang sudah lama ada dalam udara terbuka. Debu batubara segar akan lebih mudah meledak karena adanya gas methan yang masih terperangkap pada butiran debu batubara tersebut. Proses Ledakan dan Penyebarannya : 1. Sifat mekanik ledakan. Ledakan debu batubara menimbulkan tekanan udara yang sangat tinggi disertai dengan nyala api. Setelah itu akan diikuti dengan kepulan asap yang berwarna hitam. Ledakan merambat pada lobang turbulensi udara akan semakin dahsyat dan dapat menimbulkan kerusakan yang fatal. 2. Tekanan dan kecepatan ledakan
Tekanan udara yang terjadi akan bervariasi tergantung pada karakteristik dan jumlah debu batubaranya. Tekanan itu biasanya ada antara 2 – 4 kg/cm2. Pada ledakan yang sangat kuat (high explosive), kecepatan ledakan dapat mencapai 1000 m/detik (jauh lebih ti nggi dari kecepatan suara). 3. Kecepatan rambatan sulutan (deflagration). Kecepatan rambatan sulutan api akan semakin tinggi menuju ke lubang udara keluar,dimana pada titik ini kandungan gas methan dan debu batubara sangat rendah. 4. Temperatur ledakan. Ledakan debu batubara akan menyebabkan naiknya temperatur pada area ledakan, antara 1500°C – 1900°C. Tetapi temperatur pada kasus ledakan sedang dan rendah hanya akan berkisar antara 1200°C – 1300°C. Pada temperature ini terjadi pembakaran tidak sempurna dan hilangnya panas oleh serapan daerah sekitar ledakan. 5. Daerah sulutan. Biasanya bila daerah yang dapat tersulut mencapai 6 – 7 kali luas daerah asalnya, selama daerah itu mengandung gas methan atau debu batubara. 6. Reaksi ledakan. Ledakan batubara akan menyebabkan udara di sekitarnya menjadi dingin dan kadar oksigennya berkurang drastis. Setelah itu udara akan kembali mengalir dan mengisi ruang rendah oksigen tadi (udara balik). Jika di sana masih tersisa awan debu batubara akan terjadi ledakan ulangan. 7. Jalaran ledakan. Bila akumulasi debu batubara yang tertahan dalam terowongan tambang bawah tanah mengalami suatu getaran hebat, yang diakibatkan oleh berbagai hal, seperti gerakan roda-roda mesin, tiupan angin dari kompresor dan sejenisnya, sehingga debu batubara itu terangkat ke udara (beterbangan) dan kemudian membentuk awan debu batubara dalam kondisi batas ledak (explosive limit) dan ketika itu ada sulutan api, maka akan terjadi ledakan yang diiringi oleh kebakaran. Jika pada proses pertama itu terjadi ledakan disertai kebakaran, sisa debu batubara yang masih tertambat di atas lantai atau pada langit-langit dan dinding terowongan akan tertiup dan terangkat pula ke udara, lalu debu itu pun akan meledak. Demikianlah seterusnya, bahwa dalam tambang itu akan terjadi ledakan beruntun sampai habis semua debu batubara terbakar. Ledakan itu akan menyambar ke manamana, sehingga dapat menjalari seluruh lokasi dalam tambang itu dan menimbulkan kerusakan yang sangat dahsyat.
IV.
PEMBAHASAN
Pengertian batubara Batu bara adalah sisa tumbuhan dari jaman prasejarahyang berubah bentuk yang awalnya berakumulasi dirawa dan lahan gambut.Penimbunan lanau dan sedimen lainnya, bersama dengan pergeseran kerak bumi (dikenal sebagai pergeseran tektonik) mengubur rawa dan gambut yang seringkali sampai ke kedalaman yang sangat dalam. Dengan penimbunan tersebut, materialtumbuhan tersebut terkena suhu dan tekanan yang tinggi. Suhu dan tekanan yang tinggi tersebut menyebabkan tumbuhan tersebut mengalami proses perubahan fisika dan k imiawi dan mengubah tumbuhan tersebut menjadi gambut dan kemudianbatubara. 4.1.
Teknik/Sistem Penambangan Batubara di Sawahlunto
Pemanfaatan secara ekonomis potensi cadangan batubara disebut dengan penambangan batubara, yang terbagi menjadi penambangan terbuka (surface mining atau open cut mining) dan penambangan bawah tanah atau tambang dalam (underground mining). Bila terdapat singkapan batubara (outcrop) di permukaan tanah pada suatu lahan yang akan ditambang, maka metode penambangan yang akan dilakukan, yaitu metode terbuka atau bawah tanah, ditetapkan berdasarkan perhitungan tertentu yang disebut dengan nisbah pengupasan (Stripping Ratio). Nisbah ini merupakan indikator tingkat ekonomis suatu kegiatan penambangan.
Pada perhitungan SR di atas, biaya tambang dalam adalah biaya per batubara bersih (clean coal) dalam ton, sedangkan untuk biaya tambang terbuka adalah biaya per batubara bersih dalam ton dan biaya reklamasi, tapi tidak termasuk biaya pengupasan tanah penutup (overburden). Sedangkan biaya pengupasan adalah biaya pengupasan tanah penutup, dalam m3. Teknik/sistem penambangan batubara yang dipakai di Sawahlunto adalah sistem tambang bawah tanah dengan metode long wall, yaitu suatu sistem dengan proses penambangan dan pengangkutan bergerak maju dan meninggalkan runtuhan lapisan atap di atap di belakang penyangga. Pemilihan metode penambangan batubara sangat tergantung pada :ketebalan lapisan batubara, kemiringan lapisan batubara, sifat atap dan lantai,hubungan multi seam, ada tidaknya sisipan (parting), kondisi geologi (sesar/patahan, kekar, dll), keadaan air dan gas, kedalaman lapisan batubara dan hubunganya dengan permukaan bumi, kekerasan batubara dan kondisi lain (keterbatasan penambangan di bawah sungai atau dasar laut, dll). Gambar 4.1. Kedalaman, ketebalan, kemiringan batubara dan overburden Gambar 4.2. Batas Kritis Metode Penambangan Sebagai contoh, bila dari studi kelayakan (feasibility study) ternyata diketahui bahwa biaya tambang dalam pada suatu lahan yang akan ditambang adalah US $150, biaya tambang terbuka adalah US $50, dan biaya pengupasan adalah US $10, maka nisbah pengupasan atau SR adalah 10. Dari
gambar 4.2 di atas terlihat bahwa sampai dengan posisi tertentu yang merupakan batas SR, penambangan terbuka lebih menguntungkan untuk dilakukan. Sedangkan lewat batas tersebut, penambangan akan lebih ekonomis bila dilakukan dengan menggunakan metode tambang dalam.
4.1.1. Sistem Penambangan Batubara Dengan Cara Tambang Bawah Tanah Pada penambangan batubara dengan metode penambangan dalam yang penting adalah bagaimana mempertahankan lubang buka seaman mungkin agar terhindar dari kemungkinan keruntuhan atap batuan, ambruknya dinding lubang (rib spalling) dan penggelembungan lantai lapisan batubara (floor heave). Kejadian tersebut diatas disebabkan oleh terlepasnya energi yang tersimpan secara alamiah dalam endapan batubara. Energi yang terpendam tersebut merupakan akibat terjadinya perubahan atau deformasi bentuk endapan batubara selama berlangsungnya pembentukan deposit tersebut. Pelepasan energi tersebut disebabkan oleh adanya perubahan keseimbangan tegangan yang terdapat pada massa batuan akibat dilakukannya kegiatan pembuatan lubang-lubang bukaan tambang. Disamping itu kegagalan yang disebabkan batuan dan batubara itu tidak mempunyai daya penyanggaan di samping faktor-faktor alami dari keadaan geologi endapan batubara tersebut. Penambangan batubara secara tambang dalam kenyataannya sangat ditentukan oleh cara mengusahakan agar lubang bukaan dapat dipertahankan selama mungkin pada saatberlangsungnya penambangan batubara dengan biaya rendah atau seekonomis mungkin.Untuk mencapai keinginan tersebut maka pada pembuatan lubang bukaan selalu diusahankan agar kemampuan penyangga dari atap lapisan, kekuatan lantai lapisan batubara, kemampuan daya dukung pilar penyangga. Apabila cara manfaat sifat alamiah tersebut sulit untuk dicapai, maka dibuat penyanggan buatan telah diciptakan oleh ahli tambang. Gambar 4.3. Metode penambangan Tabel 4.1. Sistem/Type Pembukaan Lorong (Portal/Box Cut/Kanopi/Pintu Masuk)
4.1.2. Penambangan Batubara Dengan Metode Long Wall Ada dua cara penambangan dengan menggunakan metode Long Wall yaitu:cara maju (Advancing) dan cara mundur (Retreating). Ciri-ciri metode penambangan batubara sistem lorong panjang : 1.
Recoverynya tinggi, karena menambang sebagian besar batubara.
2.
Permuka kerja dapat dipusatkan, karena dapat berproduksi besar di satu permuka kerja.
3.
Pada umumnya, apabila kemiringan landai, mekanisasi penambangan, transportasi dan
penyanggaan menjadi mudah, sehingga dapat meningkatkan efisiensi penambangan batubara. 4.
Karena dapat memusatkan permuka kerja, panjang terowongan yang dirawat terhadap jumlah
produksi batubara menjadi pendek. 5.
Menguntungkan dari segi keamanan, karena ventilasinya mudah dan swabakar yang timbul
juga sedikit. 6.
Karena dapat memanfaatkan tekanan bumi, pemotongan batubara menjadi mudah.
7.
Apabila terjadi hal-hal seperti keruntuhan permuka kerja dan kerusakan mesin, penurunan
produksi batubaranya besar.
Gambar 4.4. Metode Long Wall Gambar 4.5. Skema Long Wall maju Berdasarkan skema penggalian di atas, maka seiring dengan majunya kedua lorong serta lapangan penggalian, terlihat bahwa lokasi yang batubaranya telah diambil akan meninggalkan ruang yang terisi dengan batuan atap yang telah diambrukkan. Bekas lapangan penggalian itu disebut
dengan gob. Pada metode ini, pekerjaan penting yang harus dilakukan adalah menjaga agar main gate dan tail gate tetap tersekat dengan sempurna terhadap gob sehingga sistem peranginan atau ventilasi dapat berjalan dengan baik. Kelebihan metode ini adalah produksi dapat segera dilakukan bersamaan dengan penggalian lorong main gate dan tail gate. Namun seiring dengan semakin majunya penggalian, maintenance kedua lorong menjadi semakin sulit dilakukan karena tekanan lingkungan yang bertambah akibat keberadaan gob yang meluas. Selain membawa risiko ambrukan, tekanan batuan tersebut juga akan menyebabkan dinding lorong yang merupakan sekat antara kedua lorong dengan gob menjadi mudah retak dan rusak sehingga angin dapat mengalir masuk ke dalam gob. Karena di gob juga terdapat banyak serpihan atau bongkahan batubara yang tersisa, maka masuknya angin ke lokasi ini secara otomatis akan meningkatkan potensi swabakar. Disamping itu, kelemahan metode LW maju yang lain adalah rentan terhadap fenomena geologi yang tidak menguntungkan yang muncul di dalam tambang, misalnya patahan atau batubara menghilang (wash out). Tidak sedikit penggalian LW maju terpaksa harus terhenti dan pindah ke lokasi lain dikarenakan faktor geologi tadi. Agar penambangan menjadi lebih efektif, aman, dan ekonomis, maka pada LongWall diterapkan metode mundur atau retreating. Pada Long Wall mundur, main gate dan tail gate dibuat terlebih dulu pada blok lapisan batubara yang ingin ditambang, dengan panjang lorong dan lebar area penggalian ditentukan berdasarkan kondisi geologi serta teknik penambangan yang sesuai di lokasi tersebut. Gambar 4.6. di bawah ini menunjukkan pekerjaan persiapan lapangan penggalian, sedangkan Gambar 4.7.menampilkan lapangan penggalian yang telah siap untuk dilakukan Long Wall mundur. Gambar 4.6. Persiapan Long Wall Mundur Gambar 4.7. Lapangan yang telah siap untul Long Wall Mundur
Ketika penambangan secara LW mundur telah dimulai, maka keadaannya dapat digambarkan seperti pada gambar 4.8. di bawah ini. Gambar 4.8. Kondisi Penambangan Long Wall Mundur Penambangan dapat dilakukan dengan menggunakan kombinasi penyangga besi (steel prop) dan link bar untuk menopang atap lapangan, serta coal pick untuk ekstraksi batubara. Sedangkan kereta tambang (mine car) digunakan sebagai alat transportasi batubara. Gambar 4.9. LW mundur menggunakan steel prop & link bar Gambar 4.10. Ekstraksi batubara menggunakan coal pick Untuk lebih meningkatkan efisiensi penambangan, mekanisasi tambang dalam secara menyeluruh atau sebagian (semi mekanisasi) dapat dilakukan dengan terlebih dulu memperhatikan kondisi geologi dan perencanaan penambangan secara jangka panjang. Mekanisasi pada lapangan penggalian misalnya melalui kombinasi penggunaan drum cutter dan penyangga berjalan (self-
advancing support), sedangkan pada fasilitas transportasi batubara misalnya dengan menggunakan belt conveyor. Gambar 4.11. Ekstraksi batubara menggunakan drum cutter Gambar 4.12. Self-advancing support Apabila kegiatan penggalian batubara di suatu blok sudah selesai, maka safety pillar akan disisakan untuk menjamin keamanan tambang dari bahaya ambrukan. Pada saat itu, tail gate dan main gate harus disekat (sealing) sempurna untuk mencegah masuknya aliran udara segar sehingga proses oksidasi batubara pada gob terhenti. Di dalam lokasi yang telah disekat, kadar gas metana akan terus bertambah, sedangkan oksigen akan menurun. Gambar 4.13. Akhir penggalian LW mundur Dibandingkan dengan LW maju yang dapat segera berproduksi, diperlukan waktu yang lebih lama dan biaya material yang mencukupi pada LW mundur untuk persiapan lapangan penggaliannya. Meskipun demikian, dengan maintenance lorong dan pengaturan sistem ventilasi yang relatif mudah menyebabkan LW mundur lebih aman dari risiko ambrukan dan swabakar. Selain itu, k ondisi geologi yang akan dihadapi saat penggalian di lapangan nantinya dapat diprediksi lebih dulu k etika dilakukan penggalian lorong dalam rangka persiapan lapangan. Dengan demikian, langkah antisipasi untuk mengatasi fenomena geologi yang tidak menguntungkan yang mungkin timbul pada saat penambangan dapat diperhitungkan dengan baik. 4.2.
Ventilasi Penambangan Batubara Bawah Tanah
Batubara terbentuk dari tumbuhan purba yang berubah bentuk akibat proses fisika dan kimia yang berlangsung selama jutaan tahun. Karena berasal dari material organik yaitu selulosa, sudah tentu batubara tergolong mineral organik pula. Reaksi pembentukan batubara adalah sebagai berikut: 5(C6H10O5) —> C20H22O4 + 3CH4 + 8H2O + 6CO2 + CO C20H22O4 adalah batubara, dapat berjenis lignit, sub-bituminus, bituminus, atau antrasit, tergantung dari tingkat pembatubaraan yang dialami. Konsentrasi unsur C akan semakin tinggi seiring dengan tingkat pembatubaraan yang semakin berlanjut. Sedangkan gas-gas yang terbentuk yaitu metan, karbon dioksida serta karbon monoksida, dan gas-gas lain yang menyertainya akan masuk dan terperangkap di celah-celah batuan yang ada di sekitar lapisan batubara. Secara teorisasi, jumlah gas metan yang terkumpul pada proses terbentuknya batubara bervolume satu ton adalah 300m3. Kondisi terperangkapnya gas ini akan terus berlangsung ketika lapisan batubara atau batuan di sekitarnya tersebut terbuka akibat pengaruh alam seperti longsoran atau karena penggalian (penambangan). Gas-gas yang muncul di tambang dalam (underground) terbagi menjadi gas berbahaya (hazardous gas) dan gas mudah nyala (combustible gas). Gas berbahaya adalah gas yang dapat mempengaruhi kesehatan yang dapat menyebabkan kondisi fatal pada seseorang, sedangkan gas mudah nyala adalah gas yang berpotensi menyebabkan kebakaran dan ledakan di dalam tambang.
Pada tambang dalam, gas berbahaya yang sering ditemukan adalah karbon monoksida (CO), sedangkan yang dapat muncul tapi jarang ditemui adalah hidrogen sulfida (H2S), sulfur dioksida (SO2), dan nitrogen dioksida (NO2). CO adalah gas tak berwarna, tak berasa, tak berbau, dan memiliki berat jenis sebesar 0,967. Pada udara biasa, konsentrasinya adalah 0 sampai dengan beberapa ppm, dan menyebar secara merata di udara. CO timbul akibat pembakaran tak sempurna, ledakan gas dan debu, swabakar, kebakaran dalam tambang, peledakan (blasting), pembakaran internal pada mesin, dll. Gas ini sangat beracun karena kekuatan ikatan CO terhadap hemoglobin adalah 240-300 kali dibandingkan ikatan oksigen dengan hemoglobin. Selain beracun, gas ini sebenarnya juga memiliki sifat meledak, dengan kadar ambang ledakan adalah 13-72%. Untuk gas mudah nyala pada tambang batubara, sebagian besar adalah gas metan (CH4). Metan adalah gas ringan dengan berat jenis 0,558, tidak berwarna, dan tidak berbau. Gas ini muncul secara alami di tambang batubara bawah tanah sebagai akibat terbukanya lapisan batubara dan batuan di sekitarnya oleh kegiatan penambangan. Dari segi keselamatan tambang, keberadaan metan harus selalu dikontrol terkait dengan sifatnya yang dapat meledak. Gas metan dapat terbakar dan meledak ketika kadarnya di udara sekitar 5-15% dengan ledakan paling hebat pada saat konsentrasinya 9,5% pada saat terdapat sumber api yang memicunya. Untuk menangani permasalahan gas yang muncul di tambang dalam, perencanaan sistem ventilasi yang baik merupakan hal mutlak yang harus dilakukan. Selain untuk mengencerkan dan menghilangkan gas-gas yang muncul dari dalam tambang, tujuan lain dari ventilasi adalah untuk menyediakan udara segar yang cukup bagi para karyawan tambang, dan untuk memperbaiki kondisi lingkungan kerja yang panas di dalam tambang akibat panas bumi, panas oksidasi, dll. Dengan memperhatikan ketiga tujuan di atas, maka volume ventilasi (jumlah angin) yang cukup harus diperhitungkan dalam perencanaan ventilasi. Secara ideal, jumlah angin yang cukup tersebut hendaknya terbagi secara merata untuk lapangan penggalian (working face), lokasi penggalian maju (excavation), serta ruangan mesin dan listrik. Pada sistem pernapasan manusia, oksigen dihisap dan karbon dioksida dibebaskan. Jumlah oksigen yang diperlukan akan semakin meningkat sesuai dengan aktivitas fisiknya dan dapat dihitung pula kuantitas udara segar minimum yang dibutuhkan seseorang untuk proses pernapasan berdasarkan kandungan oksigen minimum yang diperkenankan dan kandungan karbon dioksida maksimum yang masih diperbolehkan. Perlu juga dalam hal ini didefinisikan arti angka bagi atau nisbah pernapasan (respiratori quotient) yang didefiniskan sebagai nisbah antara jumlah karbondioksida yang dihembuskan terhadap jumlah oksigen yang dihirup pada suatu proses pernapasan. Pada manusia yang bekerja keras, angka bagi pernapasan ini (respiratori quotient) sama dengan satu, yang berarti bahwa jumlah CO2 yang dihembuskan sama dengan jumlah O2 yang dihirup pada pernapasannya. Tabel berikut ini memberikan gambaran mengenai keperluan oksigen pada pernapasan pada tiga jenis kegiatan manusia secara umum. Tabel 4.2 Kebutuhan Udara Pernapasan (Hartman, 1982)
Laju
Udara terhirup per
Oksigen ter
Angka bagi
Pernapasan
menit dalam in3/menit (10-
konsumsi cfm (10-
pernapasan
Per menit
4 m3/detik)
5 m3/detik)
(respiratori quotient)
Istirahat
12 – 18
300-800 (0,82-2,18)
0,01 (0,47)
0,75
Kerja Moderat
30
2800-3600 (7,649,83)
0,07 (3,3)
0,9
Kerja keras
40
6000 (16,4)
0,10 (4,7)
1,0
Kegiatan kerja
Ada dua cara perhitungan untuk menentukan jumlah udara yang diperlukan perorang untuk pernapasan yakni : a. Berdasarkan kebutuhan O2 minimum, yaitu 19,5%. Jumlah udara yang dibutuhkan = Q cfm Pada pernapasan, jumlah oksigen akan berkurang sebanyak 0,1 cfm ; sehingga akan dihasilkan persamaan untuk jumlah oksigen sebagai berikut; 0,21 Q - 0,1 = 0,195 Q
Kandungan Oksigen) – (Jumlah Oksigen pada pernapasan) = (Kandungan Oksigen minimum untuk udara pernapasan ). Q = (0,1/ (0,21 – 0,195)) = 6,7 cfm (=3,2 x 10-3 m3/detik)
b. Berdasarkan kandungan CO2 maksimum, yaitu 0,5%. Dengan harga angka bagi pernapasan = 1,0 ; maka jumlah CO2 pada pernapasan akan bertambah sebanyak 1,0 x 0,1 = 0,1 cfm. Dengan demikian akan didapat persamaan : 0,0003 Q + 0,1 = 0,005 Q
Kandungan CO2 dalam udara = (Kandungan CO2 maksimum dalam udara normal) – (Jumlah CO2 hasil pernapasan)
Q = (0,1/(0,005 – 0,0003)) = 21,3 cfm (= 0,01 m3/detik)
Dari kedua cara perhitungan tadi, yaitu atas kandungan oksigen minimum 19,5% dalam udara pernapasan dan kandungan maksimum karbon dioksida sebesar 0,5% dalam udara untuk pernapasan, diperoleh angka kebutuhan udara segar bagi pernapasan seseorang sebesar 6,7 cfm dan 21,3 cfm. Dalam hal ini tentunya angka 21,3 cfm yang digunakan sebagai angka kebutuhan seseorang untuk pernapasan. Dalam merancang kebutuhan udara untuk ventilasi tambang digunakan angka kurang lebih sepuluh kali lebih besar, yaitu 200 cfm per orang (= 0,1 m3/detik per orang).
4.2.1. Pengukuran Ventilasi Pengukuran ventilasi dilakukan untuk memeriksa apakah pada setiap lokasi pada tambang bawah tanah telah dilakukan ventilasi udara yang cukup sehingga dapat diketahui kesalahan ventilasi atau untuk mendapatkan bahan yang diperlukan untuk perencanaan ventilasi atau perbaikan ventilasi. Hal yang harus diukur tersebut antara lain temperatur udara, kelembapan, tekanan udara, kecepatan udara, jumlah udara, penurunan tekanan, tekanan kipas angin, kadar gas dan jumlah debu.
4.2.2. Pengukuran Kuantitas Udara Kuantitas udara adalah jumlah udara yang melalui ruang dengan kecepatan dan luas tertentu diukur setiap satuan waktu. Sedangkan kuantitas udara tambang yang dimaksud adalah jumlah udara masuk ke dalam tambang dalam waktu tertentu. Kuantitas udara yang melalui jalur udara tidak ditentukan secara langsung, melainkan berdasarkan pengukuran kecepatan aliran udara dan luas penampang jalur udara tambang. Tujuan dari perhitungan kuantitas udara tambang ini adalah untuk mengetahui besarnya kebutuhan udara dan pembagiannya ke setiap jalur yang membutuhkan di dalam tambang. Setelah diketahui kecepatan aliran udara dan luas penampang jalur udara pada titik pengukuran, maka kuantitas aliran udara dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
Q = Vx A dimana : Q = Kuantitas aliran udara, m3 / detik V = Kecepatan aliran udara, m / detik A = Luas penampang jalur udara, m2
Untuk menentukan jumlah udara minimum yang dibutuhkan ditempat kerja pada suatu tambang bawah tanah didasarkan : a.
Kebutuhan pernapasan setiap orang sebesar 0,01 m3 / detik. Jumlah udara minimum
yang diperkenankan untuk tambang mengandung gas-gas berbahaya sebesar 0,1 m3/detik perorang. b. Kecepatan udara minimum untuk mengendalikan kualitas udara 0,3 m / detik. Pada tambang yang banyak mengeluarkan gas-gas berbahaya kecepatan minimum pada permuka kerja 0,76-1,52 m / detik. c.
Kecepatan udara minimum untuk mengendalikan temperatur efektif dan kelembaban
sebesar 0,5 – 2,5 m / detik. d.
Kecepatan udara minimum pada front kerja pembuatan lubang bukaan 0,3 m/ detik.
e.
Kebutuhan udara untuk melarutkan atau pengenceran gas dan debu dalam tambang.
4.2.3. Pengukuran Kecepatan Aliran Udara Kecepatan aliran udara didalam tambang merupakan salah satu parameter dalam perhitungan kuantitas udara. Dalam pengukuran ini menggunakan anemometeryang merupakan salah satu alat untuk pengukuran kecepatan aliran udara dalam sistem ventilasi tambang. Untuk mengukur kecepatan aliran udara dalam tambang teknik pengukuran menggunakan metode Continuous traversing. Metode ini merupakan metode yang paling umum digunakan untuk mengukur kecepatan aliran udara. Pengukuran dilakukan secara konsisten pada arah horisontal atau vertikal dari atas atau bawah pada ujung yang satu ke ujung yang lain pada penampang lubang bukaan dengan jalur yang teratur sehingga seluruh penampang lubang bukaan terukur.
Gambar 4.14. Alat-alat pengukur parameter ventilasi
4.2.4. Pengukuran Luas Penampang jalur udara, Temperatur dan Tekanan Udara Selain mengukur kecepatan udara untuk menentukan kuantitas aliran udara dilakukan pengukuran terhadap luas penampang jalur udara pada setiap titik pengukuran menggunakan roll meter. Pengukuran luas penampang jalur udara ini meliputi pengukuran terhadap luas lubang bukaan, luas parit, dan luas pipa. Temperatur udara diukur menggunakan sling psychrometer (lihat Gambar 4.14). Pada alat tersebut terdapat dua buah termometer dalam skala derajat celcius yang diletakkan berdampingan pada bingkai kayu. Fungsinya untuk mengukur temperatur cembung kering (dry bulb temperature) yang menunjukkan panas sebenarnya dan temperatur cembung basah (wet bulb temperature) yang menunjukkan temperatur pada saat terjadinya penguapan air. Pengukuran temperatur dilakukan pada stasiun yang sama pada saat pengukuran kecepatan aliran udara. Pengukuran tekanan udara menggunakan barometer bertujuan untuk mengetahui perbedaan tekanan udara pada setiap titik pengukuran. Dengan diketahuinya perbedaan tekanan udara, maka dapat diperkirakan arah pergerakan udara. Dimana udara akan selalu bergerak dari tempat yang bertekanan tinggi ke tempat yang bertekanan lebih rendah.
4.2.5. Pengontrolan Ventilasi Agar pengaturan udara berjalan efektif, maka diperlukan berbagai peralatan atau fasilitas pengontrol pada jalur udara tambang. Penggunaan dan penempatan fasilitas pengontrol tersebut harus dapat memungkinkan aliran udara terdistribusi secara proporsional ke berbagai lokasi yang dikehendaki. Adapun alat-alat pengontrol udara ventilasi tersebut antara lain : 1. Penutup (Stopping) Stopping dipasang pada jalur udara tambang untuk menutup atau mencegah aliran udara. Stopping dibedakan dalam dua macam yaitu : temporary stopping dan permanent stopping. Temporary
stopping biasanya terbuat dari papan/playwood, plastic dan bahan-bahan lain yang kedap udara, temporary stopping dipasang pada tempat-tempat kerja yang aktif dan cepat berubah, sehingga harus mudah dibongkar-bongkar. Permanen stopping biasanya terbuat dari plat besi, batubata, beton dan lain-lain. Karena penggunaannya untuk menutup jalan udara dalam waktu yang tidak terbatas, maka harus dibuat kedap udara dan tidak mudah retak. Permanen stopping ini banyak digunakan untuk menutup daerah yang sudah selesai ditambang dan atau daerah bekas kebakaran. 2. Pintu Angin (Doors) Pintu angin sangat penting untuk menghentikan aliran udara, pintu angin bi asanya dibuat dari bahan-bahan kedap udara yang kuat dapat digerakkan (buka/tutup), agar dapat dilalui orang atau peralatan. Pintu angin ada yang tahan api dan dapat menutup secara otomatis bila terjadi kebakaran atau peledakan. Disamping itu untuk menyetop udara juga dapat digunakan sebagai pengatur/regulator bila dibutuhkan.
Regulator
Gambar 4.15. Pintu Angin dan Regulator 3. Regulator (Pintu Pengatur) Untuk mengatur kuantitas udara yang mengalir maka diperlukan “regulator” guna membagi
kuantitas udara, sehingga masing-masing segmen jalan udara tercukupi kebutuhan udaranya. Regulator adalah alat untuk mengatur besar kecilnya aliran udara yang akan melalui jalan itu. Biasanya regulator dipasang pada pintu sehingga merupakan jendela dengan penutup yang dapat digerakkan ke kanan dan ke kiri (menutup/membuka), ukurannya bervariasi sesuai dengan kebutuhannya. Regulator ini merupakan alat untuk menghasilkan tahanan buatan yang bertujuan
untuk memperoleh kuantitas udara yang diinginkan agar jalan udara atau permuka kerja tercukupi kebutuhan udaranya. 4. Jembatan udara (Overcast atau Crossing) Jembatan udara adalah alat untuk menghindari pencampuran dua aliran udara yang bertemu pada suatu perempatan, dimana salah satu aliran udaranya dialihkan / dilewatkan melalui jembatan udara. Jembatan udara dipasang di lorong perempatan antara terowongan intake dan terowongan exhaust. Gambar 4.16. Jembatan udara
4.2.6. Dasar – Dasar Perhitungan Jaringan Ventilasi Prinsip perhitungan jaringan ventilasi pada dasarnya merupakan pemahaman dari teori pengaliran udara, sehingga diperlukan dasar-dasar pengetahuan tentang mekanika fluida. Salah satu tujuan dari perhitungan ventilasi tambang adalah penentuan kuantitas udara dan rugi-rugi (kehilangan energi), yang keduanya dihitung berdasarkan perbedaan energi. Proses pengaliran udara pada ventilasi tambang diasumsikan sebagai proses aliran tetap (steady flow process). Dalam suatu aliran tetap berlaku hukum kekekalan energi, yang menyatakan bahwa energi total di dalam suatu sistem adalah tetap, walaupun energi tersebut dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya.Perhatikan Gambar 4.17, dimana :
atau : Gambar 4.17. Sistem Aliran Fluida
4.3.
Kebakaran dan Ledakan Tambang Batubara Bawah Tanah
4.3.1. Penyebab Kebakaran dan Ledakan Pada Tambang Batubara Secara umum kebakaran dapat terjadi bila dipenuhi tiga unsur pemicu kebakaran itu, yakni adanya api, oksigen dan bahan bakar (triangle fire). Sedangkan ledakan dapat terjadi jika ada 5 syarat yang terpenuhi, yakni ada panas (heat), bahan bakar (fuel), udara (oxygen), ruang terisolasi (confinement), dan ada tahanan (suspension). Untuk jelasnya perhatikan gambar berikut. Gambar 4.18. Segi Lima Ledakan 4.3.2. Gas yang Dapat Meledak (Explosive Gas) Kecelakaan kerja pada tambang batubara bawah tanah berupa kebakaran dan ledakan disebabkan adanya gas methan (CH4). Gas methan yang terdapat dari batubara kadarnya bervariasi yakni:
1. Batubara coklat dan antrasit (brown coal and anthracite) umumnya sedikit gas methan, sedangkan pada batubara bituminous dan sub bituminouslebih banyak. 2. Batubara keras/padat (hard and dense coal) sedikit gas methan, sedangkan batubara lunak (brittle coal) lebih banyak. 3. Batubara yang pengendapannya terganggu (high volatile matter) mungkin sangat banyak melepaskan gas methan. 4. Lapisan batubara pada patahan (faults) dan lipatan (folds) atau rekahan mungkin banyak melepaskan gas methan. 5. Bagian atas (roof) dan bagian bawah (floor) terbentuk dari serpihan material lempungan yang tahan api (impermeable clay shale) dapat mengeluarkan banyak gas methan, sedangkan pada lapisan endapan pasir kasar akan sedikit gas methan yang dilepaskan. 6. Semakin dalam letak lapisan batubara dari permukaan tanah, akan semakin banyak gas methan yang dapat keluar dari padanya, hal ini disebabkan oleh adanya tekanan dan panas yang semakin tinggi. Pada umumnya pelepasan gas methan dari lapisan batubara itu dapat berupa pelepasan bebas, pemancaran (emission), dan keluar dari celah bebatuan (outburst).
4.3.3. Keberadaan Gas Methan (Presence Of Methane) Gas methan yang keluar dari batubara teremisi ke udara di sekitarnya. Karena gas ini lebih ringan dari udara, maka dia berada pada bagian atas (langit-langit terowongan). Gas ini cenderung berada pada bahagian akhir lobang bukaan tambang bawah tanah (tail gate of the longwall face), lobang naik (raise end), dan bahagian atap (caved roofs).
4.3.4. Potensi Ledakan Gas Methan dan Debu Batubara. Berikut ini dijelaskan bagaimana komposisi masing-masing bahan tersebut, sehingga terjadi ledakan tambang. 1. Konsentrasi gas methan Gas methan dapat meledak pada konsentrasi antara 5 – 15% di udara sekitarnya pada tekanan normal. Sedangkan ledakan terbesar dan berbahaya akan terjadi pada konsentrasi 9,5%. 2. Pengaruh debu tertahan Bila debu batubara, yang butirannya sangat halus, dengan konsentrasi 10,3 gram/m3 volume udara, beterbangan ke udara sekitarnya, membentuk awan debu batubara, dan jika pada saat bersamaan ada pijaran bunga api, maka akan terjadi ledakan debu batubara itu.
Berdasarkan hasil percobaan, didapatkan bahwa konsentrasi campuran antara debu batubara dengan gas methan yang dapat meledak adalah sebagai tertera pada tabel.
Tabel.4.3 Konsentrasi Minimum Campuran Gas Methan dan Debu Batubara yang Dapat Meledak
Jumlah Debu Batubara(gr/m3)
Konsentrasi Gas Methan (%)
0,00
10,3
17,4
27,9
37,7
47,8
4,85
3,70
3,00
1,70
0,60
0,00
4.3.5. Gejala ledakan gas methan Apabila terjadi campuran antara udara dan gas methan dan di sana terjadi pijaran api, maka pertama akan terjadi kebakaran. Proses kebakaran ini menghasilkan karbon dioksida (CO2) dan uap air dengan reaksi kimia : CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O. Ledakan akan timbul bila pada lokasi tersebut sedang ada awan debu batubara (debu batubara yang sedang beterbangan. Ledakan pada suatu lokasi akan memberikan getaran ke daerah tetangganya sehingga debu batubara yang tadinya terendapkan akan berhamburan pula, dan untuk selanjutnya akan terjadi lagi ledakan beruntun sampai semua bahan potensial ledakan habis terbakar dan meledak. Bila jumlah oksigen berkurang, gas akan terbakar secara tidak sempurna menghasilkan karbon monoksida (CO) yang sangat beracun, hydrogen (H), dan air (H2O). Reaksi kimianya: CH4 + O2 = CO + H2 + H2O
4.3.6. Teknik Pencegahan Ledakan Guna menghindari berbagai kecelakaan kerja pada tambang batubara bawah tanah, terutama dalam bentuk ledakan gas dan debu batubara, perlu dilakukan tindakan pencegahan. Tindakan pencegahan ledakan ini harus dilakukan oleh segenap pihak yang terkait dengan pekerjaan pada tambang bawah tanah tersebut. Beberapa hal yang perlu dipelajari dalam rangka pencegahan ledakan batubara ini adalah: 1. Pengetahuan dasar-dasar terjadinya ledakan, membahas:
o Gas-gas dan debu batubara yang mudah terbakar/meledak o Karakteristik gas dan debu batubara o Sumber pemicu kebakaran/ledakan 2. Metode eliminasi penyebab ledakan, antara lain: o Pengukuran konsentrasi gas dan debu batubara o Pengontrolan sistem ventilasi tambang o Pengaliran gas (gas drainage) o Penggunaan alat ukur gas dan debu batubara yang handal o Penyiraman air (sprinkling water) o Pengontrolan sumber-sumber api penyebab kebakaran dan ledakan 3. Teknik pencegahan ledakan tambang o Penyiraman air (water sprinkling) o Penaburan debu batu (rock dusting) o Pemakaian alat-alat pencegahan standar. 4. Fasilitas pencegahan penyebaran kebakaran dan ledakan, antara lain: o Lokalisasi penambangan dengan penebaran debu batuan o Pengaliran air ke lokasi potensi kebakaran atau ledakan o Penebaran debu batuan agak lebih tebal pada lokasi rawan 5. Tindakan pencegahan kerusakan akibat kebakaran dan ledakan: o Pemisahan rute (jalur) ventilasi o Evakuasi, proteksi diri, system peringatan dini, dan penyelamatan secara tim. Sesungguhnya kebakaran tambang dan ledakan gas atau debu batubara tidak akan terjadi jika sistem ventilasi tambang batubara bawah tanah itu cukup baik. 4.3.7. Pemasangan Alat Deteksi Gas Methan Dari hasil pengujian laboratorium konsentrasi gas metana hasil pengukuran dengan alat deteksi gas metana hasil rancangan dan alat multigas detector menunjukan nilai yang hampir sama dengan perbedaan sebesar 0,02% sampai dengan 0,03% volume.
Dari uji ketahanan (endurance) selama 45 jam sampai baterai sudah tidak dapat menahan daya dari komponen pada alat hasil rancangan, alat deteksi gas terbukti dapat melakukan perekaman data dengan hasil yang stabil dan mengurangi performance dari alat tersebut untuk merekam data. Uji coba Lapangan 1 dilaksanakan di tambang batubara bawah tanah Sawahluwung, Sumatera Barat. Dari hasil uji coba pengukuran konsentrasi gas pada beberapa titik pengukuran menggunakan alat deteksi gas metana hasil rancangan dan juga multigas detector sebagai pembanding menunjukan nilai yang hampir sama dengan perbedaan sebesar 0,04% sampai dengan 0,08% volume. Pada pengujian lapangan ini juga dilakukan pengukuran pada lokasi yang dekat dengan daerah yang telah di seal, konsentrasi gas metana pada titik pemantauan tersebut sebesar 1,33% pada hasil pengukuran menggunakan alat deteksi gas hasil rancangan, dan sebesar 1,3% pada hasil pengukuran menggunakan alat multigas detector. Uji coba Lapangan 2 dilaksanakan pada tambang batubara Loa Ulung, Kalimantan Timur. Dari hasil uji coba pengukuran gas metana pada beberapa titik pengukuran menggunakan alat deteksi hasil rancangan dan juga alat detector gas, terdapat perbedaan konsentrasi gas metana sebesar 0 sampai dengan 1,09%. Perbedaan tersebut lebih besar bila dibandingkan dengan hasil pengujian lapangan sebelumnya, di mana perbedaan konsentrasi gas hanya sebesar 0,04% sampai dengan 0,09%. Hal tersebut menunjukan bahwa setiap alat deteksi mempunyai keakuratan yang berbeda. Oleh sebab itu masih perlu dilakukan pengembangan dan pengujian lebih lanjut terhadap alat deteksi gas dengan menggunakan sinar inframerah hasil rancangan. Konsentrasi gas metana pada titik pemantauan W2A DAM melampaui nilai ambang batas sebesar 1%, sedangkan pada lokasi tersebut konsentrasi gas metana sebesar 1,05% dari hasil pengukuran dengan menggunakan alat deteksi hasil rancangan, sedangkan hasil pengukuran dengan menggunakan gas detektor sebesar 2,0%, begitu juga pada lokasi W3A DAM, konsentrasi gas metana hasil pengukuran menggunakan gas detector sebesar 1,5%. Perlu dilakukan penanganan lebih lanjut untuk mengencerkan akumulasi gas pada kedua lokasi tersebut. Antara lain dengan penambahan kipas tambahan yang pada kedua lokasi, atau dengan menambahkan kapasitas pompa utama. Perbedaan konsentrasi hasil pengukuran pada skala laboratorium lebih kecil dibandingkan perbedaan pada hasil pengukuran di lapangan, hal tersebut dimungkinkan karena ruangan yang digunakan lebih kecil dan aliran udara yang diberikan lebih stabil, sedangkan dari hasil pengujian di lapangan, diperoleh perbedaan konsentrasi yang lebih besar, dan berbeda antara dua macam alat pembanding yang digunakan. Hal tersebut dapat disebabkan oleh faktor perbedaan waktu pada proses pengukuran dan proses pencacahan, kesalahan manusia (human error) dan juga perbedaan keakuratan pada masing-masing alat. Secara umum, alat yang telah dirancang ini sudah dapat digunakan sebagai pendeteksi gas metana di tambang batubara bawah tanah, namun untuk mengetahui keakuratan alat secara pasti perlu dilakukan uji coba lebih lanjut dengan mengunakan sistem yang lebih baik dan waktu uji coba yang lebih lama. Sebagai pengembangan lebih lanjut, alat ini dapat dikoneksi ke sistem monitoring terpusat.
V.
PENUTUP
5.1.
Simpulan
Berbeda dengan tambang permukaan (open cut) yang lebih terfokus pada manajemen mobilisasi alat berat, tambang dalam jauh lebih banyak memerlukan perhitungan baik dari segi perencanaan penambangan maupun keselamatan, karena kondisi kerjanya yang lebih ekstrim. Sehingga sangatlah tidak masuk akal apabila operasional tambang bawah tanah sampai dilakukan oleh pihak – pihak yang tidak berkompeten, dalam hal ini adalah pelaku tambang rakyat ilegal. Oleh karena itu, sudah seharusnya instansi yang berwenang benar – benar memahami karakteristik metode penambangan bawah tanah ini, sehingga tindakan antisipatif dapat dilakukan untuk mencegah timbulnya bencana di tambang dalam. Kemudian yang jauh lebih penting lagi adalah aparat harus berani melarang kegiatan penambangan tanpa ijin (PETI) karena terbukti lebih banyak menimbulkan kerugian bagi banyak pihak, disamping aktivitas itu sendiri sudah jelas – jelas melanggar hukum.
